从太空中检测单个船舶的污染

2021-10-11 08:33:59
来源:文章来源于网络

  现在科学家们首次利用哥白尼Sentinel-5P卫星的数据,可以从宇宙中的船上检测出二氧化氮羽流。海上运输对许多沿海城市的空气质量有直接影响。商船和船舶燃烧燃料获得能源,产生多种副产品空气污染,空气质量下降。在过去的一项研究中,全球航运排放是造成肺癌和心血管疾病过早死亡的原因,每年造成1400万儿童哮喘。

  因此,在过去十年中,我们一直在努力制定国际航运排放法规。自2020年1月以来,全球船用燃料中二氧化硫的最高含量从3.5%降至0.5%(旨在降低空气污染,保护健康和环境)。预计未来几年,运输中的二氧化氮排放也将受到限制。
  监控船舶是否遵守这些法规尚未解决。开放的海洋覆盖着广阔的地区,实行当地检查的能力有限或无能力。这就是卫星,例如哥白尼Sentinel-5P卫星,派上用场的地方。
  现在科学家们首次利用哥白尼Sentinel-5P卫星的数据,可以从宇宙中的船上检测出二氧化氮羽流。该图片显示了阳光直射状况下的二氧化氮模型和ECMWF运行模型分析的10米风场和Sentinel-5P的过桥时间到最后3小时的AIS船舶位置。深色洋红色用于接近卫星超越时间的船舶位置,明亮的洋红色用于早期的船舶位置。图片B是TROPOMI立交时的船舶(Shipto6)原始AIS位置(点)和风流位置(十字)的例子。图c和图a一样,但对于长度在200以上的m的船舶来说,期风流位置。船舶根据其二氧化氮含量进行编号。深洋红色用于接近卫星通过时间时发出的船羽,明亮的洋红色用于早期的船羽。信用:包括修改在内的哥白尼前哨数据(2018)由谷歌等处理。
  直到最近,还需要对卫星测量结果总结卫星测量结果,在几个月到几年内取得平均值,限制卫星数据的法律控制和执法。只有在最繁忙的航线上才能看到所有船的综合效果。
  在最近的论文中,来自荷兰皇家气象学院、瓦赫宁根大学、基础设施和水管部的人类环境和运输检查局、塞萨罗尼基亚里斯多德大学和南京信息大学的国际科学家队伍&的Technology公司现在还没有在海上使用过的太阳闪烁卫星数据中发现了与船舶排放羽流非常相似的模式。
  当阳光以与卫星传感器观察到的角度相同的角度从海洋表面反射时,就会发生太阳闪烁。由于水面不规则且不平坦,日光在不同方向上散射,从而使数据中的光线模糊。
  卫星算法有误认为这种明亮的表面浑浊的倾向,因此长期以来,太阳的眩光一直被认为是卫星测量的麻烦。迄今为止,很难区分云与其他明亮的反射表面(如雪、云甚至太阳闪闪发光)。
  从VIIRS卫星在2018年7月2日的卫星数据中可以看到太阳闪烁的图案。太阳闪烁的中间黑点是海平面几乎平坦(无风浪),作为真正的镜子的位置。在这种情况下,太阳的闪光效果会消失。照片来源:NASA。
  在去年发表的一项研究中,科学家们能够通过测量云的高度并将其与地表高程进行比较,从而将雪和冰与云区分开。如果发现云的高度足够接近地表,则可以将其视为雪或冰,而不是云的覆盖范围。
  在对海洋上空的太阳应用相同的方法时,该团队可以在Sentinel-5P的日常测量中轻松识别并归因于单船的排放。
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  塞萨洛尼基大学的ArisGeorgoulias评论说:通过将这些测量结果与船舶位置信息相结合,考虑到风吹烟尘远离船舶烟囱的影响,可以证明这些结构几乎与船舶航迹完全一致。
  KNMI的乔斯·德·拉特(Jos de Laat)补充说:“目前,在卫星测量中只能看到最大的船只或多艘护卫舰。” “小型船舶的航迹永远不会与这些排放羽流结构对齐,除非它们的航迹越过大型船舶或大型运输路线的轨道,或者小型船舶在繁忙的运输路线中行驶。”
  ESA的Sentinel-5P任务经理克劳斯·泽纳(Claus Zehner)评论说:“我们认为,这些新结果证明了监测船舶排放以支持太空环境调节的令人兴奋的可能性。未来计划进行的具有更高空间分辨率的卫星任务,例如哥白尼人为卫星二氧化碳监测卫星应能更好地表征船舶上的二氧化氮排放羽流,并有可能探测较小的船舶羽流。”